土壤源热泵特性分析及其在天津地区的应用

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1、土壤源热泵特性分析及其在天津地区的应用摘要：针对我国能量利用现状和建设绿色建筑的需求，本文着重介绍了土壤源热泵优缺点及其适用范围，并针对天津地区的现状和开发背景，提出了在天津地区发展土壤源热泵项目时特有的优势和应该注意的问题。关键词：土壤源热泵适用范围天津地区Abstract:Aimingattheactualityofenergyusinginourcountryandtherequestofgreenbuilding,thispaperintroducetheadvantageanddisadvantageofGeothermalHeatP

2、umpanditsusingareas.alHeatPumpandsomepresentissuesKeyalHeatPumpusingareaTianjinarea1引言　　当今世界，环境污染和能源危机成为威胁人类生存的头等大事。随着人类生活水平的提高，中央空调的能耗占整个世界能源消耗的比例不断增加，而中央空调的能耗中绝大部分是消耗在冷热源上。因此，国内外广大专业人士一直努力寻求高效节能且环保的空调冷热源，建筑绿色建筑。　　对于绿色建筑应体现在以下几个方面[1]：　　1、建筑与自然的共生：即要求保持环境、利用环境、防御自然灾害。保护生态系统并

3、减少CO，及其他大气污染物的排放，保持建筑周边环境生态系统的平衡；充分利用太阳能、地热能进行供暖、供热、采光以及通风，充分考虑绿化配置，软化人工建筑环境；考虑建筑物的朝向等。　　2、应用减轻环境负荷的建筑节能技术：即降低能耗、延长使用寿命、使用环保的材料，注重能源的再利用、使用耐久性强的建筑材料及可循环再生材料的利用。　　3、循环再生型的建筑生涯。循环利用始终贯穿到整个建筑生涯。　　4、创造健康、舒适的室内环境。包括健康持久的生活环境，优良的空气质量等。　　5、使建筑融人历史与地域的人文环境。即继承地方传统的施工工艺，继承和保护城市与地域的景观

4、特色，保持城市的恒久魅力和活力。　　土壤源热泵系统是一种利用地下浅层的热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等），通过输入少量的高位能（如电能），将低温位能向高温位能转移，以实现既可供热又可制冷的高效节能的绿色空调系统。　　在建筑绿色建筑的过程中，土壤源热泵是一种可以广泛应用的系统形式。　　2土壤源热泵的优缺点及分类　　2.1土壤源热泵的优点　　土壤源热泵利用土壤一年四季温度稳定的特点，冬季把土壤能作为热泵供暖的热源，即把高于环境温度的地能中的热能取出来供给室内采暖，夏季把土壤能作为空调的冷源，即把室内的热能取出来释放到底于环境温度的土壤中

5、[2]。通常土壤源热泵消耗1K以下土壤温度全年基本稳定且略低于年平均气温，可以分别在夏冬季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。所以从热力学原理上讲，土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源。而且土壤源热泵系统不会把热量、水蒸气及细菌等排人大气环境，符合当前可持续发展的战略要求。通常土壤源热泵消耗lK2，所以当供热量一定时，换热盘管占地面积较大，埋管的敷设无论是水平开挖布置还是钻孔垂直安装，都会增加土建费用。　　2.3土壤源热泵的分类　　2.3.1按地下埋管系统分类　　地下埋管热泵系统按埋管形式可分为水平埋管热泵和垂直埋管热泵。水平埋管是目

6、前工程实例中常采用的，多其用于采暖。而垂直埋管一般认为其性能优于水平埋管系统，但施工难度相对高一些。　　1、水平埋管热泵系统　　关于水平埋管热泵的研究开始于1930年到1940年。现在欧洲普遍使用的此类系统多只用于采暖。水平盘管系统有单层和双层两种形式，可采用U形，蛇形，单槽单管单槽多管等形式。单层是最早也是最常用的一种形式，一般的设计管埋深度为0.5m到2.5m之间。由于土壤饱和度不同，壕沟深度也不同。若整个冬季土壤均处于饱和状态，壕沟的深度就一定要大于l.5m同时用于采暖．管埋深度超过1.5m蓄热就慢，而小于0.8m,盘管就会受地面冷却和结

7、冻的影响，另外管间距小于1.5m，盘管间可能会产生固体冰晶并使春季蓄热减少。双层盘管系统一层约在1.2m深，另一层约在1.9m深，即先在l.9m深敷设一层管道再回填至1.2m深铺设另一层双层铺设大幅度降低了挖掘深度和填土需砂石量。　　2、垂直埋管热泉系统　　垂直埋管热泉系统有浅埋和深埋两种。浅埋深度为8m到10m．安装成环形、六边形或直角形，并采用同轴柔性套管。这种设计是由Ambrose在1946年提出的，增大外壳直径是为了提高热交换性能。深埋的钻孔深度由现场钻孔条件及经济条件决定，一般为33m到180m不等。溶液在垂直的U形弯管中循环。为了减

8、少泵容量，有必要采用平行埋设，在垂直埋管系统中。管道深入地下，土壤热特性不会受地表温度影响。因此能确保冬季散热与夏季得热间土壤的热平衡。平衡的方法可以